EP2755995A1 - Augmentation de la recombinaison meiotique chez les plantes par inhibition de la proteine fancm - Google Patents

Augmentation de la recombinaison meiotique chez les plantes par inhibition de la proteine fancm

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EP2755995A1
EP2755995A1 EP12778802.4A EP12778802A EP2755995A1 EP 2755995 A1 EP2755995 A1 EP 2755995A1 EP 12778802 A EP12778802 A EP 12778802A EP 2755995 A1 EP2755995 A1 EP 2755995A1
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EP
European Patent Office
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fancm
protein
gene
plant
plants
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12778802.4A
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German (de)
English (en)
Inventor
Raphaël MERCIER
Wayne CRISMANI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut National de la Recherche Agronomique INRA
Original Assignee
Institut National de la Recherche Agronomique INRA
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Filing date
Publication date
Application filed by Institut National de la Recherche Agronomique INRA filed Critical Institut National de la Recherche Agronomique INRA
Publication of EP2755995A1 publication Critical patent/EP2755995A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/415—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
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    • C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology

Definitions

  • the present invention relates to a method for increasing meiotic recombination in plants.
  • Meiotic recombination is a DNA exchange between homologous chromosomes during meiosis; it intervenes during the prophase of the first meiotic division.
  • One of the products of recombination is the crossing-over, which causes a reciprocal exchange of continuity between two homologous chromatids.
  • This prophase comprises 5 successive stages: leptotene, zygotene, pachytene, diplotene, and diacinesis.
  • leptotene chromosomes become individualized, each chromosome being formed by two sister chromatids resulting from the duplication that occurred prior to prophase.
  • homologous chromosomes pair together, forming a structure called "divalent” that contains four chromatids, two maternal sister chromatids, and two paternal sister chromatids, homologous to maternal chromatids.
  • the chromosomes are completely paired, and recombinant nodules are formed between the homologous chromatids closely related to each other by the synaptonemal complex (SC); at diplotene, the SC dissociates progressively, and the homologous chromosomes start to separate, but remain joined at the level of the chiasmas, which correspond to the crossing-overs (COs) sites.
  • SC synaptonemal complex
  • COs crossing-overs
  • Meiotic recombination is triggered by the formation of double-strand breaks (DSBs) in either homologous chromatid, and results from the repair of these breaks using a homologous chromosome chromatid as a template.
  • DSBs double-strand breaks
  • Meiotic recombination results in a reassortment of paternal and maternal alleles in the genome, which contributes to generating genetic diversity. It is therefore of particular interest in plant breeding programs (WIJNKER & de Jong, Trends in Plant Science, 13, 640-646, 2008).
  • an improvement in the recombination rate may make it possible to increase the genetic mixing, and thus the probabilities of obtaining new combinations of characteristics; it can also facilitate the introgression of genes of interest, as well as genetic mapping and positional cloning of genes of interest.
  • a resolvase a single-stranded DNA binding protein, a protein involved in chromatin remodeling, or a protein of the synaptonemal complex, to increase the frequency of recombination between homologous chromatids
  • PCT Application WO 2004016795 proposes to increase the recombination between homologous chromosomes by expressing a SPOll protein fused to a DNA binding domain
  • PCT Application WO 03104451 proposes to increase the recombination potential between homologous chromosomes by overexpression of a protein (MutS) involved in the repair of mismatches.
  • COs type I COs type I
  • ZMM genes ZIP1, ZIP2, ZIP3, ZIP4, MER3, MSH4, MSH5
  • the inventors have now discovered that the inactivation of the Arabidopsis thaliana Fanconi Anemia Complementation Group M (FANCM) gene compensated for the effects of inactivation of AtMSH5, SHOC1, or AtZIP4, and allowed increase the number of meiotic COs and restore fertility in zmm mutants Atzip4 - / -, Atmsh5 - / - and Atshocl - / -. They further found that the effects of inactivating the FANCM gene on increasing meiotic COs occurred not only in zmm mutants, but also in wild type plants with functional ZMM genes.
  • FANCM Fanconi Anemia Complementation Group M
  • the FANCM protein was initially identified in humans as part of the search for mutations associated with Fanconi anemia, which is a genetic disorder characterized by genomic instability and susceptibility to cancer. This protein participates in the repair of DNA lesions; the human FANC protein contains two helicase domains in its N-terminal half: a DEXDc domain (cd00046, and a HELICc domain (cd00079) as well as an ERCC1 / XPF endonuclease domain in its C-terminal half, the latter domain being however, probably not functional because it is degenerate for several residues essential for endonuclease activity (MEETEI et al, Nat. Genet., 37, 958-963, 2005).
  • the FANCM protein appears conserved, and various homologues of this protein have been identified in eukaryotes, based on sequence homologies.
  • the plant FANCMs, represented by the Arabidopsis thaliana protein, are also lacking the endonuclease domain.
  • AtFANCM is encoded by the AT1G35530 gene; two predicted isoforms of this protein are described in the sequence databases: one (GenBank: NP_001185141; UniProtKB: F4HYE4) represented in the attached sequence listing under the number SEQ ID NO: 1, has a size of 1390 amino acids ; the other (GenBank: NP_174785; UniProtKB: F4HYE5), has a size of 1324 amino acids. These two isoforms differ from each other by the presence of two insertions in the NP_001185141 / F4HYE4 sequence: one of 45 amino acids between positions 575 and 576 of the NP_174785 / F4HYE5 sequence, and the other of 21 amino acids between the positions. 1045 and 1046 of the sequence NP_174785 / F4HYE5.
  • AtFANCM has in its N-terminal half the two helicase domains DEXDc (amino acids 129-272 of SEQ ID NO: 1) and HELICc (amino acids 445-570 of SEQ ID NO: 1); these two domains are respectively described under the references cd00046 and cd00079 in the CDD database (MARCHLER-BAUER et al., Nucleic Acids Res .39 (D) 225-9, 2011).
  • AtFANCM orthologs in a large panel of eukaryotes, and it can be assumed that this protein is conserved in all higher plants.
  • AtFANCM orthologues include:
  • Vitis vinifera protein whose polypeptide sequence is available in the GenBank database under access number CBI18266;
  • the subject of the present invention is a method for increasing the frequency of meiotic COs in a plant, characterized in that it comprises the inhibition in said plant of a protein hereinafter called FANCM, said protein having at least 30% and in order of increasing preference, at least 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 or 98% sequence identity, or at least 45%, and in order of increasing preference, at least 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 or 98% sequence similarity with the AtFANCM protein of sequence SEQ ID NO: 1, and containing a DEXDc helicase domain (cd00046) and HELICc helicase domain (cd00079).
  • FANCM protein hereinafter called FANCM
  • the DEXDc helicase domain of said FANCM protein has at least 65%, and in order of preference at least 70,75, 80, 85, 90, 95 or 98% sequence identity, or at least 75%, and in order of increasing preference, at least 80, 85, 90, 95 or 98% of sequence similarity with DEXDc domain of AtFANCM protein (amino acids 129-272 of SEQ ID NO: 1).
  • the HELICc helicase domain of said FANCM protein has at least 60%, and in order of increasing preference, at least 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 or 98% sequence identity, or at least 70%, and in order of increasing preference, at least 75, 80, 85, 90, 95, or 98% sequence similarity to the HELICc domain of the AtFANCM protein ( Amines 445-570 of SEQ ID NO: 1).
  • Inhibition of the FANCM protein can be achieved by suppressing or decreasing its activity or by suppressing or decreasing the expression of the corresponding gene.
  • the inhibition can in particular be obtained by mutagenesis of the FANCM gene.
  • a mutation in the coding sequence may induce, depending on the nature of the mutation, the expression of an inactive protein, or of a reduced activity protein; a mutation at a splice site may also alter or abolish the function of the protein; a mutation in the promoter sequence may induce the absence of expression of said protein, or the decrease of its expression.
  • the mutagenesis may be carried out for example by removing all or part of the coding sequence or the FANCM promoter, or by insertion of an exogenous sequence, for example a transposon or a T-DNA, within said coding sequence or said promoter. It can also be carried out by inducing point mutations, for example by EMS mutagenesis, or by radiation.
  • the mutated alleles can be detected for example by PCR, using primers specific for the FANCM gene.
  • Mutant plants containing a mutation in the FANCM gene which induces the inhibition of the FANCM protein are also part of the subject of the present invention, with the exception of the plants of the species Arabidopsis thaliana wherein said mutation is an insertion. T-DNA in said gene.
  • This mutation may be, for example, a deletion of all or part of the coding sequence or the FANCM promoter, or a point mutation of this coding sequence or this promoter.
  • the inhibition of the FANCM protein is obtained by silencing the FANCM gene.
  • Different techniques of gene silencing in plants are known per se (for review see for example: WATSON & GRIERSON, Transgenic Plants: Fundamentals and Applications (Hiatt, A, ed) New York: Marcel Dekker, 255-281, 1992, CHICAS & MACINO, EMBO reports, 21, 992-996, 2001).
  • antisense inhibition or co-suppression described for example in US Pat. Nos. 5,190,065 and 5,283,323. It is also possible to use ribozymes targeting the mRNA of the FANCM protein.
  • RNAi interfering RNA
  • siRNAs small interfering RNAs
  • miRNAs microRNAs
  • DNA constructs for expressing interfering RNAs in plants contained a 300 bp or larger fragment (typically 300-800 bp) of the targeted gene cDNA under transcriptional control of a suitable promoter.
  • the most widely used constructs are those that can produce a hairpin RNA transcript (hpRNA).
  • the target gene fragment is inversely repeated, generally with a spacer region between repeats (for review, see WATSON et al., FEBS Letters, 579, 5982-5987, 2005).
  • amiRNAs Artificial microRNAs directed against the FANCM gene can also be used (OSSOWSKI et al., The Plant Journal, 53, 674-690, 2008; SCHWAB et al., Methods Mol Biol., 592, 71-88 , WEI et al., Funct Integr Genomics., 9, 499-511, 2009).
  • the present invention relates to recombinant DNA constructs, and in particular expression cassettes, producing RNAi for extinguishing the FANCM gene.
  • An expression cassette in accordance with the invention comprises a recombinant DNA sequence whose transcript is an RNAi, in particular a hpRNA or a amiRNA, targeting the FANCM gene, placed under transcriptional control of a functional promoter in a plant cell.
  • RNAi in particular a hpRNA or a amiRNA
  • promoters can be obtained for example from plants, plant viruses, or bacteria such as Agrobacterium. They include constitutive promoters, namely promoters that are active in most tissues and cells and under most environmental conditions, as well as specific tissue-specific or cell promoters, which are active only or mainly in certain tissues or types of cells, and inducible promoters that are activated by physical or chemical stimuli.
  • constitutive promoters examples include the 35S promoter of cauliflower mosaic virus (CaMV) described by KAY et al. (Science, 236, 4805, 1987), or its derivatives, the cassava mosaic virus virus promoter (CsVMV) described in International Application WO 97/48819, the corn ubiquitin promoter or the promoter Actin-Intron-actin of rice (McELROY et al., Mol Gen. Genet., 231, 150-160, 1991, GenBank accession number S 44221).
  • a promoter specific for meiosis that is to say active exclusively or preferentially in the cells in meiosis.
  • DMC1 promoter KLIMYUK & JONES, Plant J., 11, 1-14, 1997.
  • the expression cassettes of the invention generally comprise a transcriptional terminator, for example the 3 'NOS terminator of nopaline synthase (DEPICKER et al., J. Mol Appl. Genet., 1, 561-573, 1982), or the 3'CaMV terminator (FRANCK et al., Cell, 21, 285-294, 1980). They may also include other transcriptional regulatory elements such as amplifiers.
  • a transcriptional terminator for example the 3 'NOS terminator of nopaline synthase (DEPICKER et al., J. Mol Appl. Genet., 1, 561-573, 1982), or the 3'CaMV terminator (FRANCK et al., Cell, 21, 285-294, 1980).
  • They may also include other transcriptional regulatory elements such as amplifiers.
  • the recombinant DNA constructs in accordance with the invention also include recombinant vectors containing an expression cassette according to the invention. These recombinant vectors may also include one or more marker genes, which allow the selection of transformed cells or plants.
  • the choice of the most appropriate vector depends in particular on the intended host and the method envisaged for the transformation of the host in question.
  • Many methods for the genetic transformation of plant or plant cells are available in the art for many plant species, dicotyledonous or monocotyledonous.
  • viruses-mediated transformation include virus-mediated transformation, microinjection transformation, electroporation, micropro ectile transformation, Agrobacterium transformation, and the like.
  • the subject of the invention is also a host cell comprising a recombinant DNA construct according to the invention.
  • Said host cell may be a prokaryotic cell, for example an Agrobacterium cell, or a eukaryotic cell, for example a plant cell genetically transformed with a DNA construct of the invention.
  • the construct may be transiently expressed, it may also be incorporated into a stable extrachromosomal replicon, or integrated into the chromosome.
  • the invention also provides a process for producing a transgenic plant having a higher meiotic CO 2 level than that of the wild plant from which it originates, characterized in that it comprises the following steps:
  • the invention also encompasses plants genetically transformed by a DNA construct of the invention.
  • said plants are transgenic plants, wherein said construct is contained in a transgene integrated into the genome of the plant, so that it is transmitted to successive generations of plants.
  • the expression of the DNA construct of the invention results in a downregulation of the expression of the FANCM gene, which confers on said transgenic plants a meiotic CO 2 level higher than that of wild plants (not containing the construction of DNA of the invention) from which they are derived.
  • this rate of meiotic COs is at less than 2 times higher, preferably at least 3 times higher than that of the wild plants from which they are derived.
  • the present invention can be applied in particular in the field of plant breeding, in order to accelerate the obtaining of new varieties. It also facilitates the crossing between related species, and thus the introgression of characters of interest. It also speeds up genetic mapping and positional cloning.
  • the present invention is applicable to a wide range of monocotyledonous or dicotyledonous crops of agronomic interest.
  • rapeseed sunflower, potato, maize, wheat, barley, rye, sorghum, rice, beans, carrots and tomatoes.
  • EXAMPLE 1 OBTAINING MUTANTS SUPPRESSING MUTATIONS OF GENES ZMM
  • Arabidopsis thaliana seeds homozygous for insertion of T-DNA into ZIP4, SHOC1, or MSH5 were mutated by EMS (ethylmethanesulfonate).
  • Plants derived from mutated seeds (Ml population, heterozygous for EMS-induced mutations, and homozygous for ZMM gene mutation) have an identical phenotype resulting from inactivation of ZMM gene, which results in a sharp decrease.
  • Ml plants were self-pollinated to produce a population of offspring (M2 population) potentially containing homozygous plants for EMS-induced mutations. Plants of the M2 population with a silique longer than that of the homozygous Ml generation plants were selected and genotyped to verify their homozygous status for the insertion of T-DNA into the relevant ZMM gene. The segregation of their chromosomes during meiosis was compared with that of wild plants and homozygous zmm plants not mutated to EMS.
  • FIG. 1 The top of the figure shows the length of the siliques of the different plants compared.
  • the boxes at the bottom of the figure illustrate the segregation of chromosomes during metaphase I.
  • D ZMM / suppressor: plant not carrying the zmm mutation and homozygous for the mutation induced by EMS.
  • the fertility of ZMM / suppressor plants is identical to that of wild plants. They do not present any obvious phenotypic differences with wild plants.
  • the mutations induced by the EMS are recessive. Indeed, they do not result in a heterozygous detectable phenotype in the Ml mutant population, and the plants resulting from backcrossing of the zmm / suppressor mutants with the initial zmm mutants which they are respectively derived, have a phenotype that does not differ from that of the original mutants.
  • Meiotic recombination frequency in FANCM / ZIP4 plants wild plants
  • FANCM / zip4 homozygous for the zip4 mutation and non-mutated in FANCM
  • fancm-1 / ZIP4 homozygous for the fancm-1 mutation and non-mutated in ZIP4
  • fancm-1 / zip4 homozygous for the 2 mutations zip4 and fancm-1
  • the meiotic recombination frequency was measured by tetrad analysis using fluorescent markers, as described by BERCHOWITZ & COPENHAVER (Nat., Protocols, 3, 41-50, 2008). )
  • X axis genotype of the plants tested; The number of tetrads tested for each genotype is indicated in parentheses.
  • Y axis genetic distance (in cM).
  • I5c and I5d measure respectively 6.19 cM and 5.65 cM in FANCM / ZIP4 plants and only 2.98 cM and 1.86 cM in FANCM / zip4 plants.
  • the genetic distance is very strongly increased in plants fancm / zip4 (18.45 cM and 14.57 cM for I5c and I5d respectively) and even more in the case of fancm / ZIP4 (respectively 21.06 cM and 17, 20cM for I5c and I5d).
  • X axis interval tested
  • Y axis genetic distance (in cM).
  • Recombination is reduced by a factor of 2 to 3 in the FANCM / zip4 mutant compared to the wild type.
  • the genetic distances are increased by a factor of 1.9 to 3.1 relative to the wild type (P ⁇ 10 ⁇ 5 ).
  • This confirms that the FANCM mutation not only restores the formation of COs in the absence of ZIP4, but also increases the frequency of COs well beyond that seen in wild plants In fancm-1 / ZIP4), recombination is increased even more than in fancm-1 / zip4, averaging 12% (P ⁇ 0.05 in 3 of 6 individual intervals).
  • genetic distance is increased by a factor of 2 to 3.6 (P ⁇ 10 "8) on the 8 tested intervals, which stresses the importance of FANCM in limiting the frequency of COs.

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Abstract

L' invention est relative à une méthode pour augmenter la fréquence de recombinaison méiotique chez les plantes, par l' inactivation de la protéine FANCM, notamment par mutagénèse ou extinction du gène FANCM codant pour ladite protéine. La présente invention est utilisable notamment dans le domaine de l'amélioration des plantes et de la cartographie génétique.

Description

AUGMENTATION DE LA RECOMBINAISON MEIOTIQUE CHEZ LES PLANTES PAR INHIBITION DE LA PROTEINE FANCM
La présente invention est relative à une méthode pour augmenter la recombinaison méiotique chez les plantes.
La recombinaison méiotique est un échange d'ADN entre chromosomes homologues au cours de la méiose ; elle intervient pendant la prophase de la première division méiotique. Un des produits de la recombinaison est le crossing-over, qui entraine un échange réciproque de continuité entre deux chromatides homologues. Cette prophase (prophase I) comprend 5 stades successifs : leptotène, zygotène, pachytène, diplotène, et diacinèse. Au leptotène les chromosomes s'individualisent, chaque chromosome étant formé de deux chromatides sœurs issues de la duplication intervenue préalablement à la prophase. Durant le zygotène, les chromosomes homologues s'apparient, formant une structure appelée « bivalent » qui contient quatre chromatides, deux chromatides sœurs maternelles et deux chromatides sœurs paternelles, homologues des chromatides maternelles. Au pachytène les chromosomes sont totalement appariés, et des nodules de recombinaison se forment entre les chromatides homologues étroitement reliées entre elles par le complexe synaptonémal (SC) ; au diplotène, le SC se dissocie progressivement, et les chromosomes homologues commencent à se séparer, mais restent joints au niveau des chiasmas, qui correspondent aux sites de crossing-overs (COs) . Les chromosomes se condensent au cours de la diacinèse ; les chiasmas subsistent jusqu'à la métaphase I pendant laquelle ils maintiennent l' appariement des bivalents de part et d'autre de la plaque équatoriale.
La recombinaison méiotique est déclenchée par la formation de cassures double-brin (CDB) dans l'une ou l'autre des chromatides homologues, et résulte de la réparation de ces cassures utilisant comme matrice une chromatide du chromosome homologue .
La recombinaison méiotique a pour conséquence de provoquer un réassortiment des allèles d'origine paternelle et maternelle dans le génome, ce qui contribue à générer de la diversité génétique. Elle présente donc un intérêt particulier dans les programmes d'amélioration des plantes (WIJNKER & de JONG, Trends in Plant Science, 13, 640-646, 2008) . Notamment, une amélioration du taux de recombinaison peut permettre d'augmenter le brassage génétique, et donc les probabilités d'obtenir de nouvelles combinaisons de caractéristiques ; elle peut permettre aussi de faciliter l' introgression de gènes d'intérêt, ainsi que la cartographie génétique et le clonage positionnel de gènes d'intérêt.
Diverses méthodes pour contrôler la recombinaison méiotique ont été proposées, basées sur la sur-expression ou l'extinction de l'un ou l'autre des très nombreux gènes identifiés comme étant impliqués ou potentiellement impliqués dans ce mécanisme. Par exemple, la Demande PCT WO/0208432 propose la surexpression de la protéine RAD51, qui est impliquée dans la recombinaison homologue, pour stimuler la recombinaison méiotique ; la Demande US 2004023388 propose de surexprimer un activateur de la recombinaison méiotique choisi parmi : SPOll, MRE11, RAD50, XRS2/NBS1, D C1, RAD51, RPA, MSH4, MSHS, MLH1, RAD52, RAD54, TID1, RAD5S, RADS7, RADS9, une résolvase, une protéine liant l'ADN simple brin, une protéine impliquée dans le remodelage de la chromâtine, ou une protéine du complexe synaptonémal , pour augmenter la fréquence de recombinaison entre chromatides homologues ; la Demande PCT WO 2004016795 propose d'augmenter la recombinaison entre chromosomes homologues en exprimant une protéine SPOll fusionnée à un domaine de liaison à l'ADN ; la Demande PCT WO 03104451 propose d'augmenter le potentiel de recombinaison entre des chromosomes homologues par la surexpression d'une protéine (MutS) impliquée dans la réparation des mésappariements .
Cependant, dans la plupart des cas, l'effet de ces gènes candidats sur la formation de COs méiotiques in planta n'a pas été confirmé, et il est donc nécessaire d'identifier d'autres gènes intervenant dans ce phénomène.
L'un des facteurs connus pour agir sur le taux de recombinaison méiotique est le phénomène d'interférence: la formation d'un CO à un endroit du chromosome inhibe la formation d'autres COs à proximité. Toutefois, il a été récemment montré qu' il existait en fait 2 voies distinctes de formation des COs méiotiques (HOLLINGSWORTH & BRILL, Gènes Dev., 18,117-125, 2004 ; BERCHOWITZ & COPENHAVER, Current genomics, 11, 91-102, 2010). La première génère des COs interférents dénommés COs de type I (COI), et fait intervenir un ensemble de gènes collectivement désignés sous les appellations de gènes ZMM {ZIPl, ZIP2, ZIP3, ZIP4, MER3, MSH4, MSH5) ainsi que les protéines MLH1 et MLH3 ; la seconde voie génère des COs non-interférents , dénommés COs de type II (COU), et dépend du gène MUS81.
L'utilisation de l'une et/ou l'autre de ces deux voies est variable d'un organisme à l'autre. Chez les végétaux supérieurs, représentés par la plante modèle Arabidopsis thaliana , les 2 voies coexistent, celle des COs de type I étant prédominante ; il a été observé que 1 ' inactivation des gènes AtMSH4, AtMSH5, atMER3, SHOC1, ou AtZIP4 (homologues respectifs chez Arabidopsis thaliana des gènes MSH4, MSH5, MER3, ZIP2 et ZIP4) induisait jusqu'à 85% de réduction de la fréquence des COs (HIGGINS et al., 2004, précité ; MERCIER et al., 2005, précité ; CHELYSHEVA et al., PLoS Genêt. 3, e83, 2007 ; HIGGINS et al., Plant J. , 55, 28-39, 2008 ; MACAISNE et al., Current Biology, 18, 1432-1437, 2008), cette diminution s ' accompagnant d'une forte réduction de la fertilité.
Les Inventeurs ont maintenant découvert que 1 ' inactivation du gène « Fanconi Anémia Complémentation Group M » (FANCM) d' Arabidopsis thaliana (AtFANCM) compensait les effets de 1 ' inactivation d' AtMSH5, de SHOC1, ou d' AtZIP4 , et permettait d'augmenter le nombre de COs méiotiques et de restaurer la fertilité chez les mutants zmm Atzip4-/-, Atmsh5-/- and Atshocl-/- . Ils ont en outre découvert que les effets de l' inactivation du gène FANCM sur l'augmentation du nombre de COs méiotiques se produisaient non seulement chez les mutants zmm, mais également chez les plantes de type sauvage possédant des gènes ZMM fonctionnels.
La protéine FANCM a initialement été identifiée chez l'homme dans le cadre de la recherche de mutations associées à l'anémie de Fanconi, qui est une maladie génétique se caractérisant par une instabilité génomique et une prédisposition au cancer. Cette protéine participe à la réparation de lésions de l'ADN ; la protéine FANC humaine contient deux domaines hélicase dans sa moitié N-terminale : un domaine DEXDc (cd00046, et un domaine HELICc (cd00079) ainsi qu'un domaine endonucléase ERCC1/XPF dans sa moitié C- terminale, ce dernier domaine n'étant toutefois probablement pas fonctionnel car il est dégénéré pour plusieurs résidus essentiels à l'activité endonucléase (MEETEI et al, Nat Genêt., 37, 958-963, 2005).
La protéine FANCM apparaît conservée, et divers homologues de cette protéine ont été identifiés chez les eucaryotes, sur la base des homologies de séquences. Les protéines FANCM de vertébrés possèdent, comme la FANCM humaine, les domaines hélicase et le domaine endonucléase ; la FANCM de drosophile, ainsi que l'homologue de FANCM chez la levure Saccharomyces cerevisiae (dénommé MPH1 pour « Mutator Phenotype 1 ») , sont plus courts, et possèdent uniquement les domaines hélicase. Les FANCM de plantes, représentées par la protéine d' Arabidopsis thaliana, sont également dépourvues du domaine endonucléase. AtFANCM est codée par le gène AT1G35530 ; deux isoformes prédites de cette protéine sont décrites dans les bases de données de séquences : l'une (GenBank : NP_001185141 ; UniProtKB : F4HYE4) représentée dans la liste de séquences en annexe sous le numéro SEQ ID NO: 1, a une taille de 1390 acides aminés ; l'autre (GenBank : NP_174785 ; UniProtKB : F4HYE5) , a une taille de 1324 acides aminés. Ces deux isoformes diffèrent entre elles par la présence de deux insertions dans la séquence NP_001185141/F4HYE4 : l'une de 45 acides aminés entre les positions 575 et 576 de la séquence NP_174785/F4HYE5, et l'autre de 21 acides aminés entre les positions 1045 et 1046 de la séquence NP_174785/F4HYE5.
Quelle que soit l' isoforme concernée, AtFANCM possède dans sa moitié N terminale, les deux domaines hélicase DEXDc (acides aminés 129-272 de SEQ ID NO: 1) et HELICc (acides aminés 445-570 de SEQ ID NO: 1) ; ces deux domaines sont respectivement décrits sous les références cd00046 et cd00079 dans la base de données CDD (MARCHLER-BAUER et al., Nucleic Acids Res .39 (D) 225-9, 2011).
Une recherche dans les bases de données de séquence a permis d'identifier des orthologues d'AtFANCM chez un large panel d' eucaryotes , et il peut être supposé que cette protéine est conservée dans l'ensemble des plantes supérieures.
A titres d'exemples non-limitatifs d' orthologues d'AtFANCM, on citera notamment :
- la protéine de Vitis vinifera dont la séquence polypeptidique est disponible dans la base de données GenBank sous le numéro d'accès CBI18266 ;
- la protéine de Physcomitrella patens dont la séquence polypeptidique est disponible dans la base de données Phytozome sous le numéro d'accès Ppls9_477V6 ;
- la protéine de Ricinus communis dont la séquence polypeptidique est disponible dans la base de données GenBank sous le numéro d'accès XP_002526811 ;
- la protéine d' Oryza sativa dont la séquence polypeptidique est disponible dans la base de données GenBank sous le numéro d'accès AAX96303 ;
- la protéine de Populus trichocarpa dont la séquence polypeptidique est disponible dans la base de données Phytozome sous le numéro d'accès POPTR_0013sll390.
La présente invention a pour objet une méthode pour augmenter la fréquence des COs méiotiques chez une plante, caractérisée en ce qu'elle comprend l'inhibition dans ladite plante, d'une protéine ci-après dénommée FANCM, ladite protéine ayant au moins 30%, et par ordre de préférence croissante, au moins 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 ou 98% d'identité de séquence, ou au moins 45%, et par ordre de préférence croissante, au moins 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 ou 98% de similarité de séquence avec la protéine AtFANCM de séquence SEQ ID NO: 1, et contenant un domaine hélicase DEXDc (cd00046) et un domaine hélicase HELICc (cd00079) .
Selon un mode de mise en œuvre préféré de la présente invention, le domaine hélicase DEXDc de ladite protéine FANCM a au moins 65%, et par ordre de préférence croissante, au moins 70,75, 80, 85, 90, 95 ou 98% d'identité de séquence, ou au moins 75%, et par ordre de préférence croissante, au moins 80, 85, 90, 95 ou 98% de similarité de séquence avec le domaine DEXDc de la protéine AtFANCM (acides aminés 129-272 de la SEQ ID NO: 1) .
Selon un autre mode de mise en œuvre préféré de la présente invention, le domaine hélicase HELICc de ladite protéine FANCM a au moins 60%, et par ordre de préférence croissante, au moins 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 ou 98% d'identité de séquence, ou au moins 70%, et par ordre de préférence croissante, au moins 75, 80, 85, 90, 95 ou 98% de similarité de séquence avec le domaine HELICc de la protéine AtFANCM (acides aminés 445-570 de la SEQ ID NO: 1) .
Les valeurs d'identité et de similarité de séquence indiquées ici sont calculées en utilisant le programme BLASTP ou le programme Needle avec les paramètres par défaut. Les calculs de similarité sont effectués en utilisant la matrice BLOSUM62.
L'inhibition de la protéine FANCM peut être obtenue en supprimant ou en diminuant son activité ou en supprimant ou diminuant l'expression du gène correspondant.
L'inhibition peut notamment être obtenue par mutagenèse du gène FANCM. Par exemple, une mutation dans la séquence codante peut induire, selon la nature de la mutation, l'expression d'une protéine inactive, ou d'une protéine à activité réduite; une mutation au niveau d'un site d' épissage peut également altérer ou abolir la fonction de la protéine ; une mutation dans la séquence promotrice peut induire l'absence d'expression de ladite protéine, ou la diminution de son expression.
La mutagenèse peut être effectuée par exemple par la suppression de tout ou partie de la séquence codante ou du promoteur de FANCM, ou par insertion d'une séquence exogène, par exemple un transposon ou un ADN-T, au sein de ladite séquence codante ou dudit promoteur. Elle peut également être effectuée en induisant des mutations ponctuelles, par exemple par mutagénèse EMS, ou par radiations. Les allèles mutés peuvent être détectés par exemple par PCR, en utilisant des amorces spécifiques du gène FANCM.
Différentes méthodes de mutagénèse et de criblage à haut débit sont décrites dans l'art antérieur. A titre d'exemples, on peut citer des méthodes de type « TILLING » (Targeting Induced Local Lésions In Génome) , décrit par McCALLUM et al., Plant Physiol., 123, 439-442, 2000). L'absence de fonctionnalité de FANCM chez les mutants peut être vérifiée sur la base des caractéristiques phénotypiques de leur descendance ; les plantes homozygotes pour une mutation inactivant le gène FANCM ont un taux de COs méiotiques supérieur à celui des plantes sauvages (ne portant pas la mutation dans le gène FANCM) dont elles sont issues. Généralement ce taux de COs méiotiques est au moins 2 fois supérieur, de préférence au moins 3 fois supérieur à celui des plantes sauvages dont elles sont issues.
Les plantes mutantes contenant une mutation dans le gène FANCM qui induit l'inhibition de la protéine FANCM font également partie de l'objet de la présente invention, à l'exception des plantes de l'espèce Arabidopsis thaliana chez lesquelles ladite mutation est une insertion d'ADN-T dans ledit gène. Cette mutation peut être par exemple une délétion de tout ou partie de la séquence codante ou du promoteur de FANCM, ou bien une mutation ponctuelle de cette séquence codante ou de ce promoteur.
Avantageusement, l'inhibition de la protéine FANCM est obtenue par extinction (silencing) du gène FANCM. Différentes techniques d'extinction de gènes dans les plantes sont connues en elles-mêmes (pour revue voir par exemple : WATSON & GRIERSON, Transgenic Plants : Fundamentals and Applications (Hiatt, A, ed) New York : Marcel Dekker, 255-281, 1992 ; CHICAS & MACINO, EMBO reports, 21, 992-996, 2001) . On peut citer l'inhibition antisens ou co-suppression, décrites par exemple dans les Brevets US°5190065 et US°5283323. Il est également possible d'utiliser des ribozymes ciblant 1 'ARNm de la protéine FANCM.
De préférence, l'extinction du gène FANCM est induite par interférence ARN ciblant ledit gène. Un ARN interfèrent (ARNi) est un petit ARN qui peut éteindre un gène cible de manière séquence spécifique. Les ARN interférents comprennent en particulier les « petits ARN interférents » (siRNA) et les micro-ARN (miRNA) .
Initialement, les constructions d'ADN pour exprimer des ARN interférents dans les plantes contenaient un fragment de 300 pb ou plus (généralement de 300 à 800 pb) de l 'ADNc du gène ciblé, sous contrôle transcriptionnel d'un promoteur approprié. Actuellement, les constructions les plus largement utilisées sont celles qui peuvent produire un transcrit d'ARN en épingle à cheveux (hpRNA) . Dans ces constructions, le fragment du gène cible est inversement répété, avec généralement une région d'espacement entre les répétitions (pour revue, cf. WATSON et al., FEBS Letters, 579, 5982-5987, 2005). On peut également utiliser des micro-ARN artificiels (amiRNAs) dirigés contre le gène FANCM (OSSOWSKI et al., The Plant Journal, 53, 674-690, 2008 ; SCHWAB et al., Methods Mol Biol., 592, 71-88, 2010 ; WEI et al., Funct Integr Genomics., 9, 499-511, 2009) .
La présente invention a pour objet des constructions d'ADN recombinant, et notamment des cassettes d'expression, produisant un ARNi permettant d'éteindre le gène FANCM.
Une cassette d'expression conforme à l'invention comprend une séquence d'ADN recombinant dont le transcrit est un ARNi, notamment un hpRNA ou un amiRNA, ciblant le gène FANCM, placée sous contrôle transcriptionnel d'un promoteur fonctionnel dans une cellule végétale.
Un large choix de promoteurs appropriés pour l'expression de gènes hétérologues dans des cellules végétales ou des plantes est disponible dans l'art.
Ces promoteurs peuvent être obtenus par exemple à partir de plantes, de virus de plantes, ou de bactéries comme Agrobacterium. Ils incluent des promoteurs constitutifs, à savoir des promoteurs qui sont actifs dans la plupart des tissus et cellules et dans la plupart des conditions environnementales, ainsi que des promoteurs tissu-spécifiques ou cellule spécifiques, qui sont actifs uniquement ou principalement dans certains tissus ou certains types de cellules, et des promoteurs inductibles qui sont activés par des stimuli physiques ou chimiques.
Des exemples de promoteurs constitutifs qui sont couramment utilisés dans les cellules végétales sont le promoteur 35S du virus de la mosaïque du chou-fleur (CaMV) décrit par KAY et al. (Science, 236, 4805, 1987), ou ses dérivés, le promoteur du virus de la mosaïque des nervures de manioc (CsVMV) décrit dans la Demande Internationale WO 97/48819, le promoteur de l'ubiquitine du maïs ou le promoteur « Actine-Intron-actine » du riz (McELROY et al., Mol. Gen. Genêt., 231, 150-160, 1991 ; GenBank numéro d'accès S 44221) .
Dans le cadre de la présente invention on pourra aussi utiliser un promoteur spécifique de la méiose (c'est-à- dire actif exclusivement ou préférentiellement dans les cellules en méiose). A titre d'exemple non limitatif on peut citer le promoteur DMC1 (KLIMYUK & JONES, Plant J. , 11, 1-14, 1997) .
Les cassettes d'expression de l'invention comprennent généralement un terminateur transcriptionnel , par exemple le terminateur 3' NOS de la nopaline synthase (DEPICKER et al., J. Mol. Appl . Genêt., 1, 561-573, 1982), ou le terminateur 3'CaMV (FRANCK et al., Cell, 21, 285-294, 1980). Elles peuvent également comprendre d'autres éléments de régulation de la transcription tels que des amplificateurs.
Les constructions d'ADN recombinant conformes à l'invention englobent également des vecteurs recombinants contenant une cassette d'expression conforme à l'invention. Ces vecteurs recombinants peuvent également inclure un ou plusieurs gènes marqueurs, qui permettent la sélection des cellules ou plantes transformées.
Le choix du vecteur le plus approprié dépend notamment de l'hôte prévu et de la méthode envisagée pour la transformation de l'hôte en question. De nombreuses méthodes pour la transformation génétique de cellules végétales ou de plantes sont disponibles dans l'art, pour de nombreuses espèces végétales, dicotylédones ou monocotylédones . A titre d'exemples non-limitatifs, on peut citer la transformation médiée par virus, la transformation par microinjection, par électroporation, la transformation par micropro ectiles, la transformation par Agrobacterium, etc.
L'invention a également pour objet une cellule-hôte comprenant une construction d'ADN recombinant conforme à l'invention. Ladite cellule-hôte peut être une cellule procaryote, par exemple une cellule d' Agrobacterium, ou une cellule eucaryote, par exemple une cellule végétale génétiquement transformés par une construction d'ADN de l'invention. La construction peut être exprimée transitoirement , elle peut aussi être incorporée dans un réplicon extrachromosomique stable, ou intégrée dans le chromosome .
L'invention fournit également un procédé pour produire une plante transgénique ayant un taux de COs méiotiques supérieur à celui de la plante sauvage dont elle est issue, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- la transformation d'une cellule végétale avec un vecteur contenant une cassette d'expression conforme à l'invention ;
- la culture de ladite cellule transformée afin de régénérer une plante ayant dans son génome un transgène contenant ladite cassette d'expression.
L' invention englobe également des plantes génétiquement transformées par une construction d'ADN de l'invention. De préférence, lesdites plantes sont des plantes transgéniques, dans laquelle ladite construction est contenue dans un transgène intégré dans le génome de la plante, de sorte qu'il est transmis aux générations successives de plantes. L'expression de la construction d'ADN de l'invention résulte en une régulation négative de l'expression du gène FANCM, qui confère auxdites plantes transgéniques un taux de COs méiotiques supérieur à celui des plantes sauvages (ne contenant pas la construction d'ADN de l'invention) dont elles sont issues. Généralement ce taux de COs méiotiques est au moins 2 fois supérieur, de préférence au moins 3 fois supérieur à celui des plantes sauvages dont elles sont issues.
La présente invention peut s'appliquer notamment dans le domaine de l'amélioration des plantes, afin d'accélérer l'obtention de nouvelles variétés. Elle permet aussi de faciliter le croisement entre espèces apparentées, et donc l' introgression de caractères d'intérêt. Elle permet également d'accélérer l'établissement de cartes génétiques et les clonages positionnels .
La présente invention s'applique à un large éventail de plantes d'intérêt agronomique monocotylédones ou dicotylédones. A titre d'exemples non-limitatifs, on peut citer le colza, le tournesol, la pomme de terre, le maïs, le blé, l'orge, le seigle, le sorgo, le riz, le haricot, la carotte, la tomate, la courgette, le poivron, l'aubergine, le navet, l'oignon, le pois, le concombre, le poireau, l'artichaut, la betterave, le choux, le chou-fleur, les salades, l'endive, le melon, la pastèque, le fraisier, le pommier, le poirier, le prunier, le peuplier, la vigne, le coton, la rose, la tulipe, etc.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère à des exemples non-limitatifs illustrant les effets de mutations du gène AtFANCM sur la recombinaison méiotique et le taux de COs.
EXEMPLE 1 : OBTENTION DE MUTANTS SUPPRESSEURS DE MUTATIONS DE GENES ZMM
Des graines d' Arabidopsis thaliana homozygotes pour l'insertion d'ADN-T dans ZIP4 , SHOC1 , ou MSH5 {Atzip4-/-, AtmshS-/- ou Atshocl-/'-) ont été mutées par EMS (éthylméthane sulfonate) . Les plantes issues des graines mutées (population Ml, hétérozygotes pour les mutations induites par l'EMS, et homozygotes pour la mutation du gène ZMM) ont un phénotype identique, résultant de l' inactivation du gène ZMM, qui se traduit par une diminution forte de la fréquence de CO et une baisse très importante de la fertilité (plantes « semi stériles ») , résultant en la formation de siliques courtes qui se différencient facilement de celles des plantes sauvages. Les plantes Ml ont été auto-pollinisées , pour produire une population de descendants (population M2) contenant potentiellement des plantes homozygotes pour les mutations induites par l'EMS. Des plantes de la population M2 ayant une silique plus longue que celle des plantes zmm homozygotes de la génération Ml ont été sélectionnées et génotypées afin de vérifier leur statut homozygote pour l'insertion d'ADN-T dans le gène ZMM concerné. La ségrégation de leurs chromosomes au cours de la méiose a été comparée avec celle de plantes sauvages et de plantes zmm homozygotes non-mutées à l'EMS.
Les résultats sont illustrés par la Figure 1.
Légende de la Figure 1 : Le haut de la figure montre la longueur des siliques des différentes plantes comparées. Les encadrés en bas de la figure illustrent la ségrégation des chromosomes lors de la métaphase I. A : ZMM/SUPPRESSOR : plante sauvage ; B : zmm/SUPPRESSOR : plante homozygote pour la mutation zmm et sauvage pour la mutation à l'EMS ; C : zmm/suppressor : plante homozygote pour la mutation zmm et pour la mutation induite par l'EMS ; D : ZMM/suppressor : plante ne portant pas la mutation zmm et homozygote pour la mutation induite par l'EMS.
Dans les plantes zmm/SUPPRESSOR, on observe une mauvaise ségrégation des chromosomes qui résulte d'une diminution de la formation des CO et donc des bivalents, induite par la mutation zmm, et qui conduit à des gamètes déséquilibrés, non-viables. Au contraire, dans les plantes zmm/suppressor et ZMM/suppressor comme dans les plantes sauvages, on observe une ségrégation des chromosomes normale, identique à celle des plantes sauvages, et conduisant à la formation de gamètes équilibrés.
La fertilité des plantes ZMM/suppressor est identique à celle des plantes sauvages. Elles ne présentent par ailleurs pas de différences phénotypiques visibles avec les plantes sauvages. Les mutations induites par l'EMS sont récessives. En effet, elles ne se traduisent pas par un phénotype détectable à l'état hétérozygote dans la population de mutants Ml, et les plantes résultant du rétrocroisement des mutants zmm/suppressor avec les mutants zmm initiaux dont ils sont respectivement issus, ont un phénotype qui ne diffère pas de celui des mutants initiaux. Par ailleurs, la ségrégation des phénotypes « fertile » et « semi-stérile » chez les descendants issus de l'auto-pollinisation des plantes résultant du rétrocroisement des mutants zmm/suppressor avec les mutants ziam initiaux dont ils sont respectivement issus indique qu'un seul locus est concerné par la mutation.
EXEMPLE 2 : LOCALISATION DES MUTATIONS DANS LE GENE FANCM
Parmi les mutants EMS décrits à l'Exemple 1 ci- dessus, cinq lignées de mutants suppresseurs de mutation du gène ZIP4, 3 lignées de mutants suppresseurs de la mutation du gène SHOCl , et une lignée de mutants suppresseurs de la mutation du gène MSH5 ont été isolées. Ces lignées sont respectivement dénommées : zip4 (s) 1) , zip4(s)3, zip4 (s) 6, zip4(s)7, zip4(s)8, shocl(s)8, shocl(s)14, shocl(s)38, et msh5 (s) 59.
Les mutations correspondantes ont toutes été localisées dans un même gène (Atlg35530), homologue du gène FANCM (Fanconi Anémia Complémentation Group M) . Des tests de complémentation ont confirmé que ces mutations étaient bien responsables du phénotype observé.
Le Tableau I ci-dessous indique la nature position des mutations identifiées.
Tableau I
EXEMPLE 3 : INFLUENCE DE L'INACTIVATION DU GENE FACNCM SUR LA FREQUENCE DE RECOMBINAISON MEIOTIQUE
La fréquence de recombinaison méiotique chez des plantes FANCM/ZIP4 (plantes sauvages) , FANCM/zip4 (homozygotes pour la mutation zip4 et non-mutées dans FANCM) , fancm-l/ZIP4 (homozygotes pour la mutation fancm-1 et non-mutées dans ZIP4) et fancm-1/zip4 (homozygotes pour les 2 mutations zip4 et fancm-1, a été comparée.
La fréguence de recombinaison méiotique a été mesurée par analyse de tétrades à l'aide de marqueurs fluorescents, comme décrit par BERCHOWITZ & COPENHAVER (Nat. Protoc. , 3, 41-50, 2008) . )
La distance génétigue dans 2 intervalles adjacents sur le chromosome 5 (I5c et I5d) a été mesurée chez des plantes FANCM/ZIP4, FANCM/zip4 , fancm-1/zip4 ou fancm-1/ZIP4.
Les résultats sont illustrés par la Figure 2.
Légende de la Figure 2 :
Axe des abscisses : génotype des plantes testées ; Le nombre de tétrades testées pour chaque génotype est indiqué entre parenthèses.
Axe des ordonnées : distance génétique (en cM) .
En noir : distance génétique mesurée pour l'intervalle I5c ; en gris clair : distance génétique mesurée pour l'intervalle I5d.
I5c et I5d mesurent respectivement 6,19 cM et 5,65 cM chez les plantes FANCM/ZIP4 et seulement 2,98 cM et 1,86 cM chez les plantes FANCM/zip4. En revanche la distance génétique est très fortement augmentée dans les plantes fancm/zip4 (18,45 cM et 14,57 cM pour I5c et I5d respectivement) et encore plus dans le cas de fancm/ZIP4 (respectivement 21,06 cM et 17,20 cM pour I5c et I5d) .
Dans une autre série d'expérimentations, la distance génétique a été mesurée sur un plus grand nombre d'intervalles adjacents, situés sur le chromosome 1 (Ilb et Ile), le chromosome 2 (I2a et I2b) , le chromosome 3 (I3b et I3c) , et le chromosome 5 (I5c et I5d) . Les résultats sont illustrés par la Figure 3.
ende de la Figure 3 :
FANCM/ZIP4
FANCM/zip4
fancm-1/zip4
fancm-1/ZIP4
Axe des abscisses : intervalle testé Axe des ordonnées : distance génétique (en cM) .
La recombinaison est réduite d' un facteur de 2 à 3 chez le mutant FANCM/zip4 comparé au type sauvage. Chez fancm- l/zip4 les distances génétiques sont augmentées d'un facteur de 1,9 à 3,1 par rapport au type sauvage (P < 10~5) . Ceci confirme que la mutation de FANCM non seulement restaure la formation de COs en l'absence de ZIP4, mais augment également la fréquence des COs bien au-delà de celle observée chez les plantes sauvages Chez fancm-1/ZIP4) , la recombinaison est augmentée encore plus que chez fancm-1/zip4, en moyenne de 12% (P < 0.05 dans 3 intervalles individuels sur 6) . Ainsi, si l'on compare le mutant fancm-1 au type sauvage, la distance génétique est augmentée d'un facteur de 2 à 3.6 (P < 10"8) sur les 8 intervalles testés, ce qui souligne l'importance de FANCM dans la limitation de la fréquence des COs.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé pour augmenter la fréquence des COs méiotiques chez une plante, caractérisé en ce qu'il comprend l'inhibition dans ladite plante, d'une protéine ci-après dénommée FANCM, ladite protéine contenant un domaine hélicase DEXDc (cd00046) et un domaine hélicase HELICc (cd00079) , et ayant au moins 30% d'identité de séquence, ou au moins 45% de similarité de séquence avec la protéine AtFANCM de séquence SEQ ID NO: 1.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le domaine hélicase DEXDc de ladite protéine FANCM a au moins 65% d'identité de séquence, ou au moins 75% de similarité de séquence avec le domaine DEXDc de la protéine AtFANCM (acides aminés 129-272 de la SEQ ID NO: 1).
3) Procédé selon une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le domaine hélicase HELICc de ladite protéine FANCM a au moins 60% d'identité de séquence, ou au moins 70% de similarité de séquence avec le domaine HELICc de la protéine AtFANCM (acides aminés 445-570 de la SEQ ID NO: 1) .
4) Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'inhibition de la protéine FANCM est obtenue par mutagenèse du gène FANCM ou de son promoteur.
5) Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'inhibition de la protéine FANCM est obtenue par extinction du gène FANCM en exprimant dans ladite plante un ARN interfèrent ciblant ledit gène.
6) Cassette d'expression, caractérisée en ce qu'elle comprend une séquence d'ADN recombinant dont le transcrit est un ARN interfèrent ciblant le gène FANCM placée sous contrôle transcriptionnel d'un promoteur fonctionnel dans une cellule végétale.
7) Cassette d'expression selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit ARN interfèrent est choisi parmi :
- un hpRNA ciblant le gène FANCM;
- un amiRNA ciblant le gène FANCM; 8) Vecteur recombinant contenant une cassette d'expression selon une quelconque des revendications 6 ou 7.
9) Cellule-hôte contenant une cassette d'expression selon une quelconque des revendications 6 ou 7.
10) Plante mutante caractérisée en ce qu'elle contient une mutation dans le gène FANCM, ladite mutation induisant l'inhibition de la protéine FANCM dans ladite plante à l'exception d'une plante de l'espèce Arabidopsis thaliana chez laquelle ladite mutation est une insertion d'ADN-T dans ledit gène.
11) Plante transgénique contenant un transgène comprenant une cassette d'expression selon une quelconque des revendications 6 ou 7.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3008107B1 (fr) 2013-07-03 2015-08-07 Agronomique Inst Nat Rech Augmentation de la recombinaison meiotique chez les plantes par inhibition de la proteine fidg
FR3021668B1 (fr) 2014-05-30 2018-11-16 Institut National De La Recherche Agronomique Augmentation de la recombinaison meiotique chez les plantes par inhibition d'une proteine recq4 ou top3a du complexe rtr
CA3000483C (fr) 2015-10-06 2024-02-13 Proteostasis Therapeutics, Inc. Composes, compositions et methodes permettant de moduler le cftr
WO2019010091A1 (fr) * 2017-07-06 2019-01-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Procédés et compositions destinés à faciliter la recombinaison homologue
US10425561B2 (en) * 2017-09-08 2019-09-24 Apple Inc. Portable electronic device
CN115011609B (zh) * 2022-06-06 2024-03-19 江苏大学 BnaFANCM基因、应用及获得油菜雄性不育突变体的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5283323A (en) 1985-08-07 1994-02-01 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Method of producing immune response
US5190065A (en) 1991-11-29 1993-03-02 International Business Machines Corporation Self-contained washing unit for printed circuit boards
EP0964927B1 (fr) 1996-06-20 2012-11-07 The Scripps Research Institute Promoteurs du virus de la mosaique des nervures du manioc et leurs utilisations
AUPQ901500A0 (en) 2000-07-27 2000-08-17 Rhobio Composition and method for increased meiotic recombination in plants
US8716022B2 (en) 2000-11-17 2014-05-06 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Agriculture And Agri-Food Modulation of meiotic recombination
ES2407831T3 (es) * 2001-08-23 2013-06-14 Rijk Zwaan Zaadteelt En Zaadhandel B.V. Mejoramiento Genético Inverso
WO2003104451A2 (fr) 2002-06-06 2003-12-18 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Agriculture And Agri-Food Modification de recombinaison et de reparation d'adn
US7273758B2 (en) 2002-07-19 2007-09-25 Centre National De La Recherche Scientifique Methods for inducing targeted stimulation of meiotic recombination and kits for performing said methods

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2013038376A1 *

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AU2012310107A1 (en) 2014-04-10

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